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塗料・塗装

↓ 「塗料」と「塗装」の違い
↓ 「塗装」について考える
↓ 塗膜の役割
↓ 塗膜劣化のメカニズムと劣化の進行状況
↓ 建物劣化のメカニズム
↓ カタログ上の耐久年数とは

「塗料」と「塗装」の違い

「塗料」とは水性や溶剤系または弱溶剤系で出来ている液体の物になるのですが、各メーカーから販売されている「塗料」は製品でありながら、製品ではありません。
といいますのも、塗料単体では全く役には立たず、その塗料を対象物に塗って塗膜が形成されて初めて本来の製品になるということから、塗料は製品でありながらも、実際は「半製品」と呼ばれる由縁があります。
この塗料を塗る作業が加わって、初めて本来の「製品」となり、その製品のことを「塗装」と呼びます。

自動車に塗れば、車両塗装(板金塗装)
家具に塗れば、家具塗装
建物に塗れば、建築塗装(この中に外壁塗装や屋根塗装が含まれます。)

このように、対象物によって塗装の種類は変わります。

「塗装」について考える

塗装とは中々難しいもので、単純に、
「1」 「性能の良い塗料」 ⇒ 「性能の良い塗装」
とはなりません。
「2」 「性能の良い塗料」 ⇒ 「性能の良くない塗装」
ともなりえますし、
「3」 「ある程度の性能の塗料」 ⇒ 「性能が良い塗装」
という場合も当然あります。

「1」「2」 の場合で考えますと、塗料の性能は変わっていませんが、出来上がった塗装は異なる性能になっています。
これはどういう事かといいますと、
塗料に塗る作業が加わることにより初めて塗装という製品となることから、
「1」の場合では、「良い塗料」を使用し「良い作業」が加わり「良い塗装」となります。
「2」の場合では、「良い塗料」ではありましたが、「不適切な作業」が加わったために、結果的に「性能の良くない塗装」となってしまうということも十分にありえます。
極端な例を挙げますと、10年間剥離しないアクリル塗装もあれば、わずか5年で剥離が起きるシリコン塗装もあるという事になります。

それは何故でしょうか?
例えば雨が降った後、下地が乾燥していない状態で塗装を行った場合などでは、塗膜の密着不良が起きる恐れが十分に考えられます。
密着不良ということは、後に塗膜剥離が起きるリスクが高くなってしまいます。
また、表面が汚れている(洗浄不足・清掃不足)ような下地の上から塗装を行った場合なども、同様に塗膜の密着不良が起きやすくなてしまいます。
このような二例だけではありませんが、塗装というものは「塗料」も重要ではありますが、それ以上にその「塗料」を対象物に塗る「作業」ということの方が重要となります。
いくら良いとされる「塗料」を使ったとしても、塗膜剥離が起きてしまい、対象物から剥がれ落ちてしまえば何の役にも経ちません。
塗料は対象物に密着していることにより、塗装として初めて本来の目的を果たせるものになりますので、塗膜剥離をしないことが前提となります。
この塗装が塗膜剥離をするか、しないかは、結局のところ「作業」次第だということがわかるかと思います。

「塗料」に「作業」が加わり、初めて本来の「塗装」というものになるということです。

塗装の役割

塗装の役割には、

  • 「美観」 色彩や模様や光沢を得る事
  • 「機能」 遮熱性・撥水性・低汚染性・弾力性 等
  • 「保護」 対象物の防食や防腐又は、防水 等

このような役割があることになります。
これらの事を踏まえまして、外壁の塗膜の役割を考えていきたいと思います。

そもそも外壁に塗装してある塗膜は「美観」が優先でしょうか?
たしかに、それもあるでしょうが、本来の目的は外壁の「保護」が重要な目的となります。
建物外部で使用される塗装の目的は、対象物の劣化を防ぐ「保護」ということが、塗膜にとって最も優先させられる目的になりまして、その目的の中に「美観」や「機能」という役割を付け加えられている場合が一般的です。
建物内部で使用される塗装の目的は、「美観」が最も優先させられまして、次に「機能」最後に「保護」という順番となります。
このように使用する箇所や用途によって、塗装に対する考え方が違います。

ここでの話は基本的に外部(外壁・屋根)での話になりますので、まず「保護」という役割を重点的に話をしていきたいと思います。
塗装は下地の対象物(モルタルやサイディング、又は、コンクリート 等)の「保護」が役割です。
そしてその対象物(モルタルやサイディング、又は、コンクリート 等)は、その下の構造体(柱や梁 等)の保護という役割を持っています。
このように考えてみますと、建物外部という条件の悪い過酷な環境の中で、建物の重要な構造体(柱や梁 等)を始め、それらを保護している外壁材(モルタルやサイディング、又は、コンクリート 等)などを保護するために、最も最前線で建物を守っている物が塗装というものになります。
一般的に塗装は色合い等の「美観」を重点的に見られがちですが、実際は外部において使用される塗装の役割は、「保護」性能に重点をおいて塗料の選択を行うことが重要になります。

公共物である歩道橋や高速道路を塗替えしている状況をよく見かけますが、あれは見た目が悪い(サビの発生が酷い等)ので塗装をしているのではありません。
むしろ、大きな構造物になればなるほど見た目が悪くなる前に塗装する事のほうが多いようです。
ということは、「美観」的な事で塗装をしている訳ではないということがわかります。
要は「保護」の為に塗装をしているのです。
表面を「保護」するの塗装が劣化し、本来の「保護」する効果が薄れてきている場合に、下地の対象物(鉄やその他)の劣化(腐食)を防ぐため、新たに表面に「保護」する為の塗装を行う。
またその際に「美観」的要素も加え、再度綺麗な状態に戻す。
というような理由で、行われているのが一般的です。

このように建物外壁においても同様に考えることが最も理想的であり、「美観」的に悪くなってきたので塗装を行うという考え方よりも、塗装の「保護」機能回復に重点をおいて考える必要があるのでは無いかと思います。

塗膜劣化のメカニズムと劣化の進行状況

重要な役割を果たしている塗装が、一体どのような状況を経て劣化をしていくか考えて見たいと思います。

劣化する要因は、

  • 太陽光 「紫外線」
  • 気温 「熱」
  • 風雨 「水」

の3つになりまして、その中でも最大の要因は「紫外線」になります。
劣化は塗膜形成時のその瞬間から始まります。

  1. 劣化の進行により、塗装は通常光沢がある状態から、徐々に光沢が損なわれてくるような状態に変わってきます。
    実際この光沢というのは、光の反射で見えているものになりまして、光沢が損なわれるという状態は、塗装表面の状態が均一な状態ではなく、表面が紫外線によって破損され凹凸が出来てしまうために、光を均一に反射できなくなることから、光沢が無いように見えてしまうことになります。
    「光沢が見える状態」塗料・塗装とは「光沢が見えない状態」塗料・塗装とは
  2. その後、表面の光沢が無くなる状態から劣化が内部にまで進行していきますと、塗膜表面だけでは無く、内部の層までもが破損(劣化)していき、塗料の中にある顔料(色の元)の離脱が起こってくる事になります。
  3. この状態まで劣化が進行しますと、塗膜表面に粉状(離脱した顔料)のものが現れることになります。
    これが一般的にチョーキングと呼ばれる症状になります。
  4. チョーキングが起きるという事は、劣化した塗膜は粉の状態に変化していますので、雨等の影響を受けますと雨水で流れて、塗膜表面から無くなってしまう事となり、このメカニズムが繰り返される事により、塗膜自体の本来の厚みからだんだん薄くなり、そして最終的には塗膜自体無くなるといった状況となってしまいます。

一般的に良い性能の塗料の方が、塗膜の層を形成している樹脂の結合力が強い為、劣化しにくい事になりまして、
アクリル<ウレタン<シリコン<フッ素
というように劣化に対する耐久性が上がります。

また、塗膜がある程度薄くなると、塗膜が「保護」している下地の対象物も紫外線の影響を受けるようになってしまいます。
その頃には塗膜が持っている「機能」の撥水性も防水性も失われていますので、雨(水)の影響も同時に受け始めます。

  1. 下地がモルタル(コンクリート)だった場合では、塗膜を浸透してきた雨(水)がモルタル部に達し、モルタルに水が浸透し水を含んだ状況となります。
  2. そのような状況下で、気温(熱)による影響も受け、モルタル自体の劣化も進行していくことになってしまいます。
  3. 水を含んだモルタル(コンクリート)は、気温が低い場合は内部の水が凍結し膨張し、気温が上がると内部の水が溶け収縮するといった作業を繰り返す事となります。
    必要以上にモルタル(コンクリート)も膨張収縮を繰り返すような状況は、素材自体にとっても良い状況とは言えません。
  4. また、モルタルが直接大気に触れる事により、空気中の二酸化炭素が内部に侵入し炭酸化反応を起こす事により、本来アルカリ性であるモルタル(セメントが主成分である為)が中性に変わって行く現状が起こってきます。(中性化という現象)
  5. その現象が内部にまで浸透し、内部のラスといった鋼材にまで達すると、それらの鋼材を腐食させる原因となってしまいます。
  6. 外壁材のモルタルがその下の構造体と密着しているのは、ラスという鉄製の網を介して密着しておりますので、そのラスが腐食するという事は、モルタルと構造体との密着力が無くなるといった事に繋がってきます。
  7. 構造体と密着できなくなったモルタルは、結果的に浮いてくるようになってしまいます。
    この状態がモルタルの浮きと言った状態になります。

コンクリートの場合で考えますと鋼材は鉄筋になります。

  1. 鉄筋が腐食しますとサビにより、体積が膨張します。
  2. 膨張すると内部から外部に向かって圧力が生じますので、結果、爆裂といった症状が起こることとなってしまいます。

このように2つ外壁材(モルタル・コンクリート)の劣化の進行について話しましたが、劣化の進行を防ぐ対処法は、

  • 水分吸収による膨張収縮の対策は表面の被膜形成。
  • 中性化防止の対策は表面の被膜形成。

どちらも被膜形成となります。
従いまして、被膜=塗膜 を形成することが最も劣化の進行を防ぐ有効な手段になるということです。

改めまして考えてみますと、わずか1mmにも満たない塗膜が、劣悪な環境の中で建物を最前線で守っているということに、感慨深いものがあるように思います。
外部における塗膜の役割の「保護」という事が、いかに重要な役割だという事がこの事から分かって頂けたと思います。

建物劣化のメカニズム

では、塗膜を定期的な塗替えを行い、常に「保護」の機能を果たすことができる健全な状態を保つ事ができたとしたら、下地にあたるモルタル・コンクリート等の外壁や、建物の構造部の劣化は完全に防げるのか、という疑問が生じます。

健全な塗膜は外部要因からの劣化は防ぐことができますが、建物内部から起きる影響は防ぐ手立てがありません。
ここではこの内部要因からの劣化について考えて行きたいと思います。
建物内部は人々が生活している場になりますで、室中外では気温の差が生じてきます。
冬場には室内は暖房器具で気温が高い、しかし外は雪が降っているような季節、ガラスを見てみますと結露と呼ばれる症状が起きていることは良く見られる光景ですが、そのような症状が外壁と内壁の間の空間でも起きてしまう事があります。
通常はその中間層に断熱材を用いて直接的に気温の差が生じないようにし、結露の発生を防いでいるのですが、そのような対策が取られているかどうかは、建物の構造や施工精度次第ということになりまして、何らかの原因で建物内部に結露が発生しているような場合では、その箇所に発生している水分によって内部の劣化が助長されることも十分にありえます。
直接的な結露を表面結露、この内部要因から起きる結露の事を内部結露といいます。
内部結露とは室内では発生した水蒸気が、壁面の内部(断熱材や構造木部)に浸透し湿った状態の時に、外部要因の気温差により、その浸透した材質の内部で結露を起こす、といった状態になります。
基本的に一貫性のもので少量であれば、乾燥しその壁面内部(断熱材や構造木部)に影響を与えることはありませんが、多量に発生するような場合では、壁面内部(断熱材や構造木部)に影響を与える恐れがあります。
内部で多量の水分を含んだ断熱材は、その水分を含んだ重さで垂れ下がり、また断熱材が下がってしまった空間は、断熱材も何もないただの空間となってしまいます。(室内の断熱性能の低下)
また、水分(湿気)はカビやコケの発生にも繋がりますし、当然廻りの木材を腐食させる原因にもなってしまいます。
対策としましては、壁面内部面に防湿層を設ける事により防ぐ事が出来ますが、
この対策は構造によりますので、新築時に防湿層などの対策が取られていない場合は、後から対策を施すことが難しくなってきます。塗料・塗装とは以上のような内部からの要因によるものの他に、壁面内の大気から起こる要因があります。
壁面内に大気があるということは、その中には二酸化炭素も含まれている状況になっております。
二酸化炭素は先に話しました中性化という症状を起こす原因となりますので、壁面の内側から外壁材の炭酸化が起き、外壁材の中性化が進行するということも考えられます。

このように外部要因からだけではなく、内部要因からの劣化も同時に進行していることになりますので、建物の外部を完全に保護したとしても、100%安心では無いという事が分かります。
しかしながら、劣化の最大の原因は紫外線です。
従いまして、この紫外線の影響を直接受けないようにする事こそ、最大の建物保護の対策になるのではないかと思います。

カタログ上の耐久年数とは

一般的にカタログに載っている耐久年数ですが、これは塗膜そのものの耐久年数ではなく、主に「美観」的なものになります。
表面の光沢がこの期間で無くなります、といった事になります。
光沢が無くなるということは劣化が進行しているということになりまして、劣化の症状であるチョーキング現象がこの期間を過ぎた頃から目につくようになってきます。
しかしながら、チョーキングは劣化が始まってきているという目安になりまして、チョーキング現象=塗膜の寿命という事ではありません。
例えば一般的に耐用年数6年といわれるアクリル塗料でさえ、新築時にアクリル塗料で塗装してある建物が、6年後にチョーキングが起こり、風雨で流されて建物表面から無くなっているかと言えば違います。
6年どころか15年や20年経った場合でも、外壁材の表面に塗膜として残っている場合が通常です。
良く言われる事の例としまして、
「ウレタンが8年といってもそれ以上持つでしょう。」
「実際に新築から12年間一回も塗替えをしていないが、未だに剥がれて無いですよ。」
といった話を良く聞きます。
たしかにそうだと思います。
このようなことから案外軽視されがちの塗装ですが、この外壁材表面に塗膜があるということ、はあくまで「美観」的な事を言っているのであって、本来の目的の「保護」という役割を果たせているかといえば、そうでは無いような気がします。
何度も言いますが、外壁の塗膜の一番の役割は「保護」になります。
その「保護」の機能が劣化した塗膜で十分に果たせているかどうかは定かではありません。

この「保護」という役割を塗膜が果たす事ができる期間が、カタログ上に記載されている年数となります。
「美観」的なものは別にしまして、「保護」を目的とした期間が一般的には、

  • アクリル 6~8年
  • ウレタン 8~10年
  • アクリルシリコン 12~15年
  • フッソ 15~20年       (エスケー化研 ホームページより参照)

 

formbutton

というようにグレード別の耐用年数となっています。

チョーキング現象は劣化のサインと捉え、この時期を目安に塗替えを考える時期が始まった、というように思われると良いのでは無いかと思います。